11.2 气体的等温变化 课件-2022-2023学年高二上学期物理沪科版（2020）选择性必修第三册

11.2气体的等温变化 1、知道等温变化； 2、理解玻意耳定律的内容及其表达式，会处理实际问题； 3、理解p-V图像。 问题一：打足气的自行车中烈日下暴晒，常常会爆胎，这是为什么？ 问题二：给自行车打气为什么不能打太饱？ 车胎内的气体随温度升高而压强增大，体积膨胀。 将空气压缩至车胎内，使得气体体积减小，从而压强增大，容易撑破车胎。 3 3、温度（热学性质） 2、体积（几何性质） 1、压强（力学性质） 热力学温度T ：开尔文 T = t ＋ 273 K 体积 V 单位：有L、mL等 压强 p 单位：Pa（帕斯卡） 控制变量法 一定质量的气体，在温度不变的条件下其压强与体积变化的关系，叫做气体的等温变化。 温度不变时，气体的压强和体积之间有什么关系？ 反比 想一想： 注射器内一定质量的气体. 气体的压强和体积 变化过程十分缓慢 容器透热 环境恒温 1、研究对象是什么？ 2、需要测量的物理量有哪些？ 3、怎样保证实验过程温度不变？ 实验是如何保持系统的温度不变的？ 为什么空气柱的“温度大致等于环境温度，不会有明显的变化”？ 空气柱与外界存在热量交换(因为玻璃管导热)，系统与外界处于热平衡，具有相同的温度.外界的温度不变，因此系统的温度基本不变，是等温变化. 测出 p、V 多组数据，如何处理数据说明p与V成反比？ 玻意耳的原始实验 1662年，玻意耳制作一根容积是12立方英寸的U 形玻璃管，玻璃管一端封闭，另一端开口。从开口端注入水银，左侧管内空气被压缩。 玻意耳发现：当压强(由水银柱的高度表示)是2个大气压时，空气柱体积为6立方英寸；压强是3个大气压，空气的体积是4立方英寸.玻意耳由此得到“空气随压缩力的增加而成比例地收缩.” 马略特的气体实验研究 马略特利用U形玻璃管，根据灌入的水银柱的高度和封闭的空气柱体积，研究得到气体的压强和体积的关系，1676年发表《试论空气的本性》。 27.5 12.5 25 14 单位：英寸 p0 p 10 问题：玻璃管倒置后，上方气体压强p大约是大气压的多少倍？(14英寸相当于38cm) 27.5 12.5 25 14 单位：英寸 p0 p 例题1 如图所示,一个上下都与大气相通的直圆筒,内部 横截面积为S=0.01 m2,中间用两个活塞A和B封住 一定质量的气体。A、B都可沿圆筒无摩擦地上下 滑动,且不漏气。A的质量不计,B的质量为m0,并与 一劲度系数为k=5×103 N/m的较长的弹簧相连。已知大气压p0=1×105 Pa,平衡时两活塞之间的距离l0=0.6 m,现用力压A,使之缓慢向下移动一段距离后,保持平衡。此时用于压A的力F=500 N,求活塞A下移的距离。 答案:0.3 m 规律总结 应用玻意耳定律解题时的两个注意事项 1.玻意耳定律成立的条件:一定质量的气体温度不变。 2.气体的质量变化时,注意研究对象的选取。可以把发生变化的所有气体作为研究对象,应用玻意耳定律列方程。 练习1 呼吸机在抗击新冠肺炎的疫情中发挥了重要的作用。呼吸机的工作原理可以简述为吸气时会将气体压入患者的肺内,当压力上升到一定值时,呼吸机会停止供气,呼气阀也会相继打开,患者的胸廓和肺就会产生被动性的收缩,进行呼气。若吸气前肺内气体的体积为V0,肺内气体压强为p0(大气压强)。吸入一些压强为p0的气体后肺内气体的体积变为V,压强为p,若空气视为理想气体,整个过程温度保持不变,则吸入气体的体积为(　　) D 例题2 (多选)下图为一定质量的气体在不同温度下的两条等温线,则下列说法正确的是(　　) A.从等温线可以看出,一定质量的气体在 发生等温变化时,其压强与体积成反比 B.一定质量的气体,在不同温度下的等 温线是不同的 C.一定质量的气体,温度越高,气体压强与体积的乘积越小 D.由图可知T1>T2 AB 练习2 (多选)下图是一定质量的某种气体状态变化的p-V图像,气体由状态A变化到状态B的过程中,关于气体的温度和分子平均速率的变化情况,下列说法正确的是(　　) A.都一直保持不变 B.温度先升高后降低 C.温度先降低后升高 D.平均速率先增大后减小 答案:BD A.V-V0 B. C. D. $